JP6876589B2 - Anomaly detection device, anomaly detection method, and anomaly detection program - Google Patents

Anomaly detection device, anomaly detection method, and anomaly detection program Download PDF

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Description

本発明は、例えばマイク、振動センサ、光学センサなどの各種センサで観測した波形を分析し、その変化から異常を検知する異常検知装置及び異常検知方法並びに異常検知プログラムに関する。 The present invention relates to an abnormality detection device, an abnormality detection method, and an abnormality detection program that analyze waveforms observed by various sensors such as a microphone, a vibration sensor, and an optical sensor and detect an abnormality from the change.

例えば機械の振動や動作音、ベルトコンベアの振動、ベアリングの磨耗などの機器の異常を検知するにあたって、例えばマイク、振動センサ、光学センサなどの各種センサで観測した波形を分析し、その変化から異常を検知する場合には、電気的または機械的の高速過渡現象から低速繰り返し現象まで幅広い信号の解析が必要である。 For example, when detecting equipment abnormalities such as machine vibration and operating noise, belt conveyor vibration, and bearing wear, waveforms observed by various sensors such as microphones, vibration sensors, and optical sensors are analyzed, and abnormalities are detected from the changes. In order to detect, it is necessary to analyze a wide range of signals from electrical or mechanical high-speed transient phenomena to low-speed repetitive phenomena.

従来、この種の各種センサからの被測定信号の異常を検知する場合には、被測定信号の特徴を数値化した複数種類の特徴量と特徴量ごとの閾値を予め設計しておき、被測定信号のデジタルデータから複数種類の特徴量を抽出し、抽出した各特徴量ごとに閾値と比較し、これらの比較結果から何れかの特徴量において閾値を超えるものがあれば被測定信号を異常と判定するのが一般的であった。例えばデジタルデータに変換された被測定信号の所定の信号成分のみをデジタルフィルタによって取り出し、この取り出した信号成分のピーク値を特徴量として抽出し、抽出した特徴量(ピーク値)が閾値以上であれば被測定信号を異常と判定する。 Conventionally, when detecting an abnormality in a signal to be measured from various sensors of this type, a plurality of types of feature quantities in which the characteristics of the signal to be measured are quantified and a threshold value for each feature quantity are designed in advance and measured. Multiple types of feature quantities are extracted from the digital data of the signal, each extracted feature quantity is compared with the threshold value, and if any of the feature quantities exceeds the threshold value from these comparison results, the signal to be measured is regarded as abnormal. It was common to judge. For example, only a predetermined signal component of the signal to be measured converted into digital data is extracted by a digital filter, the peak value of the extracted signal component is extracted as a feature amount, and the extracted feature amount (peak value) is equal to or higher than the threshold value. If the signal to be measured is judged to be abnormal.

ここで、下記特許文献1には、特徴量を用いた方法として、測定対象物の測定領域における反射光の分光分布のピーク波長を特徴量として抽出し、抽出した特徴量と、あらかじめ取得した特徴量と変位との関係に基づいて、測定領域の変位を算出する変位測定方法が開示されている。 Here, in Patent Document 1 below, as a method using a feature amount, the peak wavelength of the spectral distribution of the reflected light in the measurement region of the measurement object is extracted as the feature amount, and the extracted feature amount and the feature acquired in advance are described. A displacement measuring method for calculating the displacement of a measurement region based on the relationship between the quantity and the displacement is disclosed.

特許第5701837号公報Japanese Patent No. 5701837

ところで、例えば正弦波や方形波のような規則的な信号は、オシロスコープ、デジタルメータ、周波数計でその特性を簡単に解析することができる。しかしながら、突発的な機械振動、雷サージ、騒音、センサ信号のような単発信号、雑音、歪などを含む不規則信号の解析には、非常に煩雑な計算作業を要するという問題があった。 By the way, the characteristics of regular signals such as sine waves and square waves can be easily analyzed with an oscilloscope, a digital meter, and a frequency meter. However, there is a problem that analysis of irregular signals including sudden mechanical vibrations, lightning surges, noises, single signals such as sensor signals, noises, distortions, etc. requires extremely complicated calculation work.

そして、上述した複数種類の特徴量を抽出し、抽出した各特徴量をそれぞれに対応する閾値と比較する方法では、閾値自体にバラツキがあるため誤判定を招くおそれがあった。また、特徴量を抽出して閾値と比較する方法では、解析する信号に特化しており、汎用性が低いという課題があった。 Then, in the method of extracting the above-mentioned plurality of types of feature amounts and comparing each extracted feature amount with the corresponding threshold value, there is a risk of causing an erroneous determination because the threshold value itself varies. Further, the method of extracting the feature amount and comparing it with the threshold value has a problem that it is specialized in the signal to be analyzed and has low versatility.

また、製造ラインなどの物品検査に適用した場合、各特徴量ごとの閾値を緩く設定して異常の検知精度を上げようとすると、本来正常と判定すべき良品までも異常と誤判定するおそれがあった。しかも、誤判定が多くなると、良品を無駄にする割合も増え、製品の歩留りが悪化して生産効率が極端に低下するおそれがあった。 In addition, when applied to product inspections on production lines, etc., if an attempt is made to improve the abnormality detection accuracy by loosely setting the threshold value for each feature amount, there is a risk that even a non-defective product that should be judged to be normal may be erroneously judged as abnormal. there were. Moreover, if the number of erroneous judgments increases, the rate of wasting non-defective products also increases, and the yield of products may deteriorate, resulting in an extremely low production efficiency.

このため、監視機器や製造装置などでは、常に状態監視を行う必要があり、誤報はできるだけ少なく、より正確に異常を検知することができる異常検知装置の提供が望まれていた。 For this reason, it is necessary to constantly monitor the state of monitoring equipment and manufacturing equipment, and it has been desired to provide an abnormality detection device capable of detecting an abnormality more accurately with as few false alarms as possible.

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、解析の対象に依存せず、従来より正確に異常の検知を行うことができる異常検知装置及び異常検知方法並びに異常検知プログラムを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an abnormality detection device, an abnormality detection method, and an abnormality detection program capable of detecting an abnormality more accurately than before without depending on an analysis target. It is intended to be provided.

上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載された異常検知装置は、被測定信号のデジタルデータを保管するデータ保管部4と、
前記デジタルデータについて正常か異常かを識別する識別部5と、を備えた異常検知装置1であって、
前記識別部は、
前記データ保管部に保管されたデジタルデータについて予め決められた特徴量を抽出するデジタル信号処理器11と、
前記デジタル信号処理器による特徴量の抽出結果に基づいて前記デジタルデータについて正常か否かを仮判定する仮判定器12と、
前記仮判定器で正常ではないと仮判定されたデジタルデータを機械学習にて正常か異常かを識別する機械学習分類器13と
正常もしくは異常のラベルを付した教師データを保管する教師データ保管部17と、
正常もしくは異常のラベルを付した分類器チューニング用データを保管する分類器チューニング用データ保管部15と、
前記分類器チューニング用データ保管部の正常のラベルを付した分類器チューニング用データの前記機械学習分類器の出力値と、前記仮判定器で正常と仮判定したデジタルデータの前記機械学習分類器の出力値との比較結果に基づいて前記分類器チューニング用データ保管部に保存される正常のラベルを付した分類器チューニング用データを更新する分類器チューニング用データ更新部14と、
前記分類器チューニング用データ保管部の更新された正常のラベルを付した分類器チューニング用データのうち、前記機械学習分類器の出力値が予め設定された閾値以上である分類器チューニング用データを正常のラベルを付した教師データとして前記教師データ保管部に追加保管する教師データ更新部16と、
前記教師データ更新部により更新された正常のラベルを付した教師データを用いて前記機械学習分類器を更新する機械学習分類器更新部18とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the abnormality detection device according to claim 1 of the present invention includes a data storage unit 4 for storing digital data of a signal to be measured and a data storage unit 4.
An abnormality detection device 1 including an identification unit 5 for identifying whether the digital data is normal or abnormal.
The identification unit
A digital signal processor 11 that extracts a predetermined feature amount from the digital data stored in the data storage unit, and a digital signal processor 11.
A provisional determination device 12 that provisionally determines whether or not the digital data is normal based on the extraction result of the feature amount by the digital signal processor, and
A machine learning classifier 13 that discriminates whether digital data that is tentatively determined to be normal by the tentative determination device is normal or abnormal by machine learning ,
A teacher data storage unit 17 that stores teacher data labeled as normal or abnormal, and
A classifier tuning data storage unit 15 that stores classifier tuning data labeled as normal or abnormal, and a classifier tuning data storage unit 15.
The output value of the machine learning classifier of the classifier tuning data with the normal label of the classifier tuning data storage unit and the machine learning classifier of the digital data tentatively determined to be normal by the tentative judgment device. The classifier tuning data update unit 14 that updates the normally labeled classifier tuning data stored in the classifier tuning data storage unit based on the comparison result with the output value, and the classifier tuning data update unit 14.
Among the updated normal labeled classifier tuning data of the classifier tuning data storage unit, the classifier tuning data in which the output value of the machine learning classifier is equal to or higher than a preset threshold value is normal. The teacher data update unit 16 which is additionally stored in the teacher data storage unit as the teacher data labeled with
It is characterized by including a machine learning classifier updating unit 18 that updates the machine learning classifier using the teacher data with a normal label updated by the teacher data updating unit.

請求項に記載された異常検知方法は、被測定信号のデジタルデータを保管し、前記デジタルデータについて正常か異常かを識別する異常検知方法であって、
前記保管されたデジタルデータについて予め決められた特徴量を抽出するステップと、
前記特徴量の抽出結果に基づいて前記デジタルデータについて正常か否かを仮判定するステップと、
前記仮判定の処理により正常ではないと仮判定されたデジタルデータを機械学習にて正常か異常かを識別するステップと
正常もしくは異常のラベルを付した教師データを保管するステップと、
正常もしくは異常のラベルを付した分類器チューニング用データを保管するステップと、
正常のラベルを付した分類器チューニング用データの前記機械学習による出力値と、前記仮判定の処理で正常と仮判定したデジタルデータの前記機械学習による出力値との比較結果に基づいて正常のラベルを付した分類器チューニング用データを更新するステップと、
更新された正常のラベルを付した分類器チューニング用データのうち、前記機械学習による出力値が予め設定された閾値以上である分類器チューニング用データを正常のラベルを付した教師データとして追加保管するステップと、
更新された正常のラベルを付した教師データを用いて前記機械学習を更新するステップとを含むことを特徴とする。
The abnormality detection method according to claim 2 is an abnormality detection method that stores digital data of a signal to be measured and identifies whether the digital data is normal or abnormal.
A step of extracting a predetermined feature amount from the stored digital data, and
A step of tentatively determining whether or not the digital data is normal based on the extraction result of the feature amount, and
A step of identifying whether the digital data tentatively determined to be normal by the tentative determination process is normal or abnormal by machine learning , and
Steps to store teacher data labeled normal or abnormal, and
Steps to store classifier tuning data labeled normal or abnormal, and
Normal label based on the comparison result between the output value of the classifier tuning data with a normal label by the machine learning and the output value of the digital data tentatively determined to be normal by the tentative determination process by the machine learning. Steps to update the classifier tuning data with
Of the updated classifier tuning data with a normal label, the classifier tuning data whose output value by machine learning is equal to or higher than a preset threshold value is additionally stored as teacher data with a normal label. Steps and
It is characterized by including a step of updating the machine learning with the updated normal labeled teacher data.

請求項に記載された異常検知プログラムは、コンピュータを、
被測定信号のデジタルデータを保管するデータ保管部4と、
前記データ保管部に保管されたデジタルデータについて予め決められた特徴量を抽出するデジタル信号処理器11と、
前記デジタル信号処理器による特徴量の抽出結果に基づいて前記デジタルデータについて正常か否かを仮判定する仮判定器12と、
前記仮判定器で正常ではないと仮判定されたデジタルデータを機械学習にて正常か異常かを識別する機械学習分類器13と、
正常もしくは異常のラベルを付した教師データを保管する教師データ保管部17と、
正常もしくは異常のラベルを付した分類器チューニング用データを保管する分類器チューニング用データ保管部15と、
前記分類器チューニング用データ保管部の正常のラベルを付した分類器チューニング用データの前記機械学習分類器の出力値と、前記仮判定器で正常と仮判定したデジタルデータの前記機械学習分類器の出力値との比較結果に基づいて前記分類器チューニング用データ保管部に保存される正常のラベルを付した分類器チューニング用データを更新する分類器チューニング用データ更新部14と、
前記分類器チューニング用データ保管部の更新された正常のラベルを付した分類器チューニング用データのうち、前記機械学習分類器の出力値が予め設定された閾値以上である分類器チューニング用データを正常のラベルを付した教師データとして前記教師データ保管部に追加保管する教師データ更新部16と、
前記教師データ更新部により更新された正常のラベルを付した教師データを用いて前記機械学習分類器を更新する機械学習分類器更新部18として機能させることを特徴とする。
The abnormality detection program according to claim 3 uses a computer.
A data storage unit 4 that stores digital data of the signal to be measured, and
A digital signal processor 11 that extracts a predetermined feature amount from the digital data stored in the data storage unit, and a digital signal processor 11.
A provisional determination device 12 that provisionally determines whether or not the digital data is normal based on the extraction result of the feature amount by the digital signal processor, and
A machine learning classifier 13 that discriminates whether digital data that is tentatively determined to be normal by the tentative determination device is normal or abnormal by machine learning ,
A teacher data storage unit 17 that stores teacher data labeled as normal or abnormal, and
A classifier tuning data storage unit 15 that stores classifier tuning data labeled as normal or abnormal, and a classifier tuning data storage unit 15.
The output value of the machine learning classifier of the classifier tuning data with the normal label of the classifier tuning data storage unit and the machine learning classifier of the digital data tentatively determined to be normal by the tentative judgment device. The classifier tuning data update unit 14 that updates the normally labeled classifier tuning data stored in the classifier tuning data storage unit based on the comparison result with the output value, and the classifier tuning data update unit 14.
Among the updated normal labeled classifier tuning data of the classifier tuning data storage unit, the classifier tuning data in which the output value of the machine learning classifier is equal to or higher than a preset threshold value is normal. The teacher data update unit 16 which is additionally stored in the teacher data storage unit as the teacher data labeled with
It is characterized in that it functions as a machine learning classifier update unit 18 that updates the machine learning classifier using the teacher data with a normal label updated by the teacher data update unit.

本発明によれば、被測定信号が規則的信号、突発的信号、不規則信号であっても、解析の対象に依存せず、従来より正確に異常の検知を行うことができる。 According to the present invention, even if the signal to be measured is a regular signal, a sudden signal, or an irregular signal, it is possible to detect an abnormality more accurately than before without depending on the analysis target.

本発明に係る異常検知装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the abnormality detection apparatus which concerns on this invention. 機械学習分類器の識別境界値を設定する際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of setting the identification boundary value of a machine learning classifier. 機械学習分類器の更新時のフローチャートである。It is a flowchart at the time of updating a machine learning classifier. 機械学習分類器の識別境界値を更新する際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of updating the identification boundary value of a machine learning classifier. 運用時のフローチャートである。It is a flowchart at the time of operation.

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

まず、本実施の形態で用いられる用語の定義について説明する。「異常」とは、正常とは異なる状態であり、正常な状態から値が外れている状態を意味するものである。また、「異常検知」とは、他の大多数のデータとは振る舞いが異なるデータを見つけること、他に比べて特異なデータを見つけ出すこと、珍しいパターンを見つけること、正常な状態から外れている状態のデータを見つけること等を意味するものである。 First, definitions of terms used in this embodiment will be described. The "abnormal" is a state different from the normal state, and means a state in which the value deviates from the normal state. In addition, "anomaly detection" means finding data that behaves differently from the majority of other data, finding unique data compared to others, finding unusual patterns, and being out of the normal state. It means finding the data of.

図1に示すように、本実施の形態の異常検知装置1は、例えば各種センサからの信号の変化から異常検知を行うものであり、信号入力部2、A/D変換部3、データ保管部4、識別部5を備えて概略構成される。 As shown in FIG. 1, the abnormality detection device 1 of the present embodiment detects an abnormality from changes in signals from various sensors, for example, and is a signal input unit 2, an A / D conversion unit 3, and a data storage unit. 4. The identification unit 5 is provided and is roughly configured.

信号入力部2は、例えばマイク、振動センサ、光学センサ等の各種センサからのアナログ信号を被測定信号として入力してA/D変換部3に出力する。 The signal input unit 2 inputs analog signals from various sensors such as a microphone, a vibration sensor, and an optical sensor as measured signals and outputs them to the A / D conversion unit 3.

なお、本実施の形態における被測定信号は、例えば正弦波や方形波のような規則的な信号だけでなく、突発的な機械振動、雷サージ、騒音等の信号、不規則な雑音、歪等の信号を含む。 The signal to be measured in the present embodiment is not only a regular signal such as a sine wave or a square wave, but also a signal such as sudden mechanical vibration, a lightning surge, or noise, irregular noise, distortion, or the like. Includes the signal of.

A/D変換部3は、信号入力部2からの被測定信号をデジタルデータに変換してデータ保管部4に出力する。 The A / D conversion unit 3 converts the signal to be measured from the signal input unit 2 into digital data and outputs it to the data storage unit 4.

データ保管部4は、A/D変換部3にてA/D変換された被測定信号のデジタルデータを保管する。 The data storage unit 4 stores the digital data of the signal to be measured that has been A / D converted by the A / D conversion unit 3.

識別部5は、データ保管部4に保管された被測定信号のデジタルデータについて正常か異常かを識別するものであり、デジタル信号処理器11、仮判定器12、機械学習分類器13、分類器チューニング用データ更新部14、分類器チューニング用データ保管部15、教師データ更新部16、教師データ保管部17、機械学習分類器更新部18を含む。 The identification unit 5 discriminates whether the digital data of the signal to be measured stored in the data storage unit 4 is normal or abnormal, and is a digital signal processor 11, a provisional determination device 12, a machine learning classifier 13, and a classifier. It includes a tuning data update unit 14, a classifier tuning data storage unit 15, a teacher data update unit 16, a teacher data storage unit 17, and a machine learning classifier update unit 18.

デジタル信号処理器11は、データ保管部4に保管された被測定信号のデジタルデータについて、予め設計された複数種類の特徴量を抽出する処理を行う。 The digital signal processor 11 performs a process of extracting a plurality of types of pre-designed feature quantities from the digital data of the signal to be measured stored in the data storage unit 4.

デジタル信号処理器11にて抽出される各特徴量は、例えば下記(1)〜(4)に示すように、被測定信号のデジタルデータにどのような特徴があるかを数値化したものであり、予め人手によって様々なものが設計される。 Each feature amount extracted by the digital signal processor 11 is a numerical value of what kind of features the digital data of the signal to be measured has, as shown in (1) to (4) below, for example. , Various things are designed in advance by hand.

(1)デジタルフィルタ(バンドパスフィルタ)にて被測定信号のデジタルデータから急峻な変化を示す信号成分のみを取り出し、取り出した信号成分のピークの振幅値を被測定信号の特徴量として抽出する。
(2)高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)にて被測定信号のデジタルデータの周波数の特異点を被測定信号の特徴量として抽出する。
(3)微分器にて被測定信号のデジタルデータの傾きの変化を被測定信号の特徴量として抽出する。
(4)メディアンフィルタにて被測定信号のデジタルデータから隣り合う3点を比較して検出した中央の振幅値を検出し、検出した中央の振幅値を元の振幅値から差し引いた振幅値を被測定信号の特徴量として抽出する。
(1) Only the signal component showing a steep change is extracted from the digital data of the signal to be measured by the digital filter (bandpass filter), and the peak amplitude value of the extracted signal component is extracted as the feature amount of the signal to be measured.
(2) A singular point of the frequency of the digital data of the signal to be measured is extracted as a feature amount of the signal to be measured by a fast Fourier transform (FFT).
(3) The change in the slope of the digital data of the signal to be measured is extracted by the differentiator as the feature amount of the signal to be measured.
(4) The median filter detects the central amplitude value detected by comparing three adjacent points from the digital data of the signal to be measured, and the amplitude value obtained by subtracting the detected central amplitude value from the original amplitude value is applied. It is extracted as a feature amount of the measurement signal.

仮判定器12は、予め複数種類の特徴量ごとに識別境界値(閾値)が設定されており、デジタル信号処理器11にて抽出された被測定信号の各特徴量と対応する識別境界値(閾値)とを比較し、その比較結果に基づいて被測定信号のデジタルデータが正常か仮異常かを各特徴量ごとに仮判定する処理を行う。なお、「仮異常」とは、正常ではない状態であり、被測定信号のデジタルデータが正常か異常か疑わしい状態を意味する。 In the provisional determination device 12, identification boundary values (threshold values) are set in advance for each of a plurality of types of feature amounts, and identification boundary values (identification boundary values) corresponding to each feature amount of the signal to be measured extracted by the digital signal processor 11 ( A threshold value) is compared, and based on the comparison result, a process of tentatively determining whether the digital data of the signal to be measured is normal or tentatively abnormal is performed for each feature amount. The "temporary abnormality" is a state in which it is not normal, and means a state in which it is doubtful whether the digital data of the signal to be measured is normal or abnormal.

機械学習分類器13は、データ保管部4に保管された被測定信号のデジタルデータに応じて識別境界値(閾値)を設定する機能を有し、コンピュータに学習能力を持たせるための方法論である機械学習により、仮判定器12で仮異常(正常ではない)と仮判定された被測定信号のデジタルデータが正常か異常かを識別する。 The machine learning classifier 13 has a function of setting an identification boundary value (threshold value) according to the digital data of the signal to be measured stored in the data storage unit 4, and is a methodology for giving a computer a learning ability. By machine learning, it is determined whether the digital data of the signal to be measured, which is provisionally determined to be a provisional abnormality (not normal) by the provisional determination device 12, is normal or abnormal.

なお、機械学習分類器13の初期状態の識別境界値(閾値)は、被測定信号のデジタルデータを用いて設定される。具体的には、予め分類器チューニング用データ保管部15に保管された正常のラベルを付した分類器チューニング用データに基づいて教師データ更新部16にて更新された教師データ保管部17の教師データを用いて機械学習分類器更新部18によって初期状態の識別境界値(閾値)が設定される。 The identification boundary value (threshold value) of the initial state of the machine learning classifier 13 is set using the digital data of the signal to be measured. Specifically, the teacher data of the teacher data storage unit 17 updated by the teacher data update unit 16 based on the normally labeled classifier tuning data previously stored in the classifier tuning data storage unit 15. The identification boundary value (threshold) of the initial state is set by the machine learning classifier update unit 18 using.

機械学習分類器13としては、例えばサポートベクトルマシン(support vector machine; SVM )、ニューラルネットワーク(neural network)、畳み込みニューラルネットワーク(convolutional neural network)等が用いられる。 As the machine learning classifier 13, for example, a support vector machine (SVM), a neural network, a convolutional neural network, or the like is used.

サポートベクトルマシンは、2つのクラスのデジタルデータ(正常データ、異常データ)を分離するための最適な識別境界値(閾値)を見つけるアルゴリズムである。 The support vector machine is an algorithm that finds the optimum identification boundary value (threshold value) for separating two classes of digital data (normal data and abnormal data).

ニューラルネットワークは、人間の脳の神経回路の仕組みを模したモデルであり、コンピュータで学習させることにより様々な問題を解決できる。但し、モデルの設計にノウハウが必要である。また、多層化した場合に、学習に時間がかかることが難点だが、計算機能力の向上と、学習アルゴリズムの進化、多量のデジタルデータの有効活用により多層化したモデルが登場している。 A neural network is a model that imitates the mechanism of the neural circuit of the human brain, and various problems can be solved by learning with a computer. However, know-how is required for model design. In addition, although it is difficult to take time to learn when multiple layers are used, a multi-layered model has appeared due to improvements in computing power, evolution of learning algorithms, and effective use of large amounts of digital data.

畳み込みニューラルネットワークは、畳み込み層などの特徴的な機能を持った層から構成されるもので、特に画像認識で有効である。畳み込み層は、画像中のエッジ抽出などの特徴抽出の役割を持つ。 A convolutional neural network is composed of layers having characteristic functions such as a convolutional layer, and is particularly effective in image recognition. The convolution layer has a role of feature extraction such as edge extraction in an image.

分類器チューニング用データ更新部14は、分類器チューニング用データ保管部15の正常のラベルを付した分類器チューニング用データの機械学習分類器13の尤度(出力値)と、仮判定部12で正常と仮判定した被測定信号のデジタルデータの機械学習分類器13の尤度(出力値)との比較結果に基づいて、分類器チューニング用データ保管部15に保存されている正常のラベルを付した分類器チューニング用データを更新する。 The classifier tuning data update unit 14 is a machine learning classifier 13 likelihood (output value) of the classifier tuning data with a normal label of the classifier tuning data storage unit 15 and a provisional determination unit 12. Based on the comparison result of the digital data of the measured signal tentatively determined to be normal with the likelihood (output value) of the machine learning classifier 13, a normal label stored in the classifier tuning data storage unit 15 is attached. Update the classifier tuning data.

さらに説明すると、分類器チューニング用データ更新部14は、分類器チューニング用データ保管部15の正常のラベルを付した分類器チューニング用データの機械学習分類器13の尤度(出力値)のうちの最大値と、仮判定器12で正常と仮判定した被測定信号のデジタルデータの機械学習分類器13の尤度(出力値)とを比較し、仮判定器12で正常と仮判定した被測定信号のデジタルデータの尤度(出力値)の方が大きければ、仮判定器12で正常と仮判定した被測定信号のデジタルデータを、正常のラベルを付した分類器チューニング用データとして分類器チューニング用データ保管部15に追加保存してデータを更新する。 Further explaining, the classifier tuning data update unit 14 is among the likelihoods (output values) of the machine learning classifier 13 of the classifier tuning data with the normal label of the classifier tuning data storage unit 15. The maximum value is compared with the likelihood (output value) of the machine learning classifier 13 of the digital data of the signal to be measured that is tentatively determined to be normal by the tentative determination device 12, and the measurement is tentatively determined to be normal by the tentative determination device 12. If the likelihood (output value) of the digital data of the signal is larger, the digital data of the signal to be measured that is tentatively determined to be normal by the tentative judge 12 is used as the classifier tuning data with a normal label for classifier tuning. The data is additionally saved in the data storage unit 15 and the data is updated.

分類器チューニング用データ保管部15は、仮判定器12の判定結果または機械学習分類器13の機械学習による判定結果に基づいて被測定信号のデジタルデータに正常もしくは異常のラベルを付した分類器チューニング用データをメモリに保管する。この分類器チューニング用データ保管部15のメモリに保管される分類器チューニング用データは、分類器チューニング用データ更新部14によって更新される。 The classifier tuning data storage unit 15 labels the digital data of the signal to be measured as normal or abnormal based on the judgment result of the provisional judgment device 12 or the judgment result by machine learning of the machine learning classifier 13. Data is stored in memory. The classifier tuning data stored in the memory of the classifier tuning data storage unit 15 is updated by the classifier tuning data update unit 14.

教師データ更新部16は、分類器チューニング用データ保管部15の正常のラベルを付した分類器チューニング用データのうち、機械学習分類器13の尤度(出力値)が予め設定された識別境界値(閾値)以上である分類器チューニング用データを正常のラベルを付した教師データとして教師データ保管部17に追加保管してデータを更新する。 The teacher data update unit 16 sets the identification boundary value in which the likelihood (output value) of the machine learning classifier 13 is preset among the classifier tuning data with the normal label of the classifier tuning data storage unit 15. The classifier tuning data that is equal to or greater than the (threshold value) is additionally stored in the teacher data storage unit 17 as teacher data with a normal label, and the data is updated.

また、教師データ更新部16は、機械学習分類器13の尤度(出力値)が大きい順に所定の数(例えば分布しているデータの1/10程度)の正常のラベルを付した分類器チューニング用データを正常のラベルを付した教師データとして教師データ保管部17に追加保管してデータを更新する。 In addition, the teacher data update unit 16 classifier tuning with a predetermined number (for example, about 1/10 of the distributed data) in descending order of likelihood (output value) of the machine learning classifier 13. The data for use is additionally stored in the teacher data storage unit 17 as teacher data with a normal label, and the data is updated.

教師データ保管部17は、機械学習分類器13を更新するためのメモリを有し、仮判定器12の判定結果または機械学習分類器13の機械学習による判定結果に基づいて被測定信号のデジタルデータに正常もしくは異常のラベルを付した教師データを保管する。この教師データ保管部17のメモリに保管される教師データは、教師データ更新部16によって更新される。 The teacher data storage unit 17 has a memory for updating the machine learning classifier 13, and digital data of the signal to be measured based on the determination result of the provisional determination device 12 or the determination result by machine learning of the machine learning classifier 13. Store teacher data labeled as normal or abnormal. The teacher data stored in the memory of the teacher data storage unit 17 is updated by the teacher data update unit 16.

機械学習分類器更新部18は、教師データ更新部17により更新された正常のラベルを付した教師データを用いて機械学習分類器13の識別境界値(閾値)を更新する。 The machine learning classifier update unit 18 updates the identification boundary value (threshold value) of the machine learning classifier 13 using the teacher data with the normal label updated by the teacher data update unit 17.

次に、上記のように構成される異常検知装置による異常検知方法について説明する。なお、被測定信号の異常検知を行うにあたっては、後述する第1の学習課程を実行する。そして、各種センサからの被測定信号が信号入力部2に入力されると、この被測定信号はA/D変換部3にてデジタルデータに変換された後、データ保管部4に保管される。 Next, an abnormality detection method using the abnormality detection device configured as described above will be described. In order to detect an abnormality in the signal to be measured, the first learning course described later is executed. Then, when the measured signals from various sensors are input to the signal input unit 2, the measured signals are converted into digital data by the A / D conversion unit 3 and then stored in the data storage unit 4.

次に、デジタル信号処理器11は、データ保管部4に保管された被測定信号のデジタルデータについて、予め設計された複数種類の特徴量を抽出する。 Next, the digital signal processor 11 extracts a plurality of types of pre-designed feature quantities from the digital data of the signal to be measured stored in the data storage unit 4.

次に、仮判定器12は、デジタル信号処理器11にて抽出された各特徴量について、個々に対応する識別境界値(閾値)と比較して被測定信号が正常か否かを仮判定する。仮判定器12は、被測定信号を正常と仮判定すると正常判定信号を出力し、被測定信号を仮異常と仮判定すると仮異常判定信号を出力する。 Next, the provisional determination device 12 provisionally determines whether or not the signal to be measured is normal by comparing each feature amount extracted by the digital signal processor 11 with the identification boundary value (threshold value) corresponding to each individual. .. The tentative determination device 12 outputs a normal determination signal when the measured signal is tentatively determined to be normal, and outputs a tentative abnormality determination signal when the measured signal is tentatively determined to be tentative.

次に、機械学習分類器13は、被測定信号のデジタルデータに応じて識別境界値(閾値)を設定し、仮判定器13から仮異常判定信号が入力されると、仮異常と仮判定された被測定信号のデジタルデータを機械学習にて正常か異常かを識別する。機械学習分類器13は、仮異常と仮判定された被測定信号のデジタルデータの尤度(出力値)が規定以上、すなわち、最新の識別境界値(閾値)以上であれば異常と判定して異常判定信号を出力し、最新の識別境界値(閾値)未満であれば正常と判定して正常判定信号を出力する。 Next, the machine learning classifier 13 sets the identification boundary value (threshold) according to the digital data of the signal to be measured, and when the provisional abnormality determination signal is input from the provisional determination device 13, it is provisionally determined as a provisional abnormality. The digital data of the signal to be measured is machine-learned to identify whether it is normal or abnormal. The machine learning classifier 13 determines that the signal is abnormal if the likelihood (output value) of the digital data of the signal to be measured that is temporarily determined to be tentatively abnormal is equal to or higher than the specified value, that is, equal to or higher than the latest discrimination boundary value (threshold value). An abnormality judgment signal is output, and if it is less than the latest identification boundary value (threshold value), it is judged to be normal and a normal judgment signal is output.

さらに機械学習分類器13による機械学習の動作を第1の学習課程、第2の学習課程、第3の学習課程、運用過程に場合分けして図2〜図5を参照しながら説明する。なお、機械学習を行うにあたっては、事前準備として、正常と異常の箇所を含む被測定信号のデジタルデータを取得し、正常の箇所の被測定信号のデジタルデータに正常のラベルを付し、異常の箇所の被測定信号のデジタルデータに異常のラベルを付す。そして、正常と異常のラベルを付したデジタルデータから一部を取り出し、学習用データとしてデータ保管部4に保管し、残りをチューニング用データとして分類器チューニング用データ保管部15に保管する。 Further, the operation of machine learning by the machine learning classifier 13 will be described by dividing it into a first learning course, a second learning course, a third learning course, and an operation process with reference to FIGS. 2 to 5. In performing machine learning, as a preliminary preparation, the digital data of the signal to be measured including the normal and abnormal parts is acquired, the digital data of the signal to be measured at the normal part is labeled as normal, and the abnormal part is attached. Label the digital data of the signal under test at the location as abnormal. Then, a part of the digital data labeled as normal and abnormal is taken out and stored in the data storage unit 4 as learning data, and the rest is stored in the classifier tuning data storage unit 15 as tuning data.

[第1の学習課程]
図2に示す第1の学習課程は、機械学習分類器13の識別境界値(閾値)を設定する課程である。第1の学習課程では、学習条件、収束条件、繰り返し回数、学習率などを学習停止条件として設定する(ST1)。そして、データ保管部4に保管された学習用データを第1の学習データとし、この第1の学習データを用いて機械学習する(ST2)。そして、学習停止条件を満たしているか否かを判別し(ST3)、学習停止条件を満たしていると判定すると(ST3−Yes)、第1の学習課程を終了する。学習停止条件を満たしていないと判定すると(ST3−No)、条件を変えて再度データ保管部4に保管された学習用データを用いて機械学習する(ST2)。この機械学習の結果、正常のレベルを付した教師データを用いて識別境界値(閾値)を設定する。
[First study course]
The first learning course shown in FIG. 2 is a course for setting the discrimination boundary value (threshold value) of the machine learning classifier 13. In the first learning course, a learning condition, a convergence condition, a number of repetitions, a learning rate, and the like are set as learning stop conditions (ST1). Then, the learning data stored in the data storage unit 4 is used as the first learning data, and machine learning is performed using the first learning data (ST2). Then, it is determined whether or not the learning stop condition is satisfied (ST3), and when it is determined that the learning stop condition is satisfied (ST3-Yes), the first learning course is terminated. If it is determined that the learning stop condition is not satisfied (ST3-No), machine learning is performed again using the learning data stored in the data storage unit 4 after changing the condition (ST2). As a result of this machine learning, the discrimination boundary value (threshold value) is set using the teacher data with a normal level.

[第2の学習課程]
図3に示す第2の学習課程は、機械学習分類器13を更新する課程である。第2の学習課程では、正常と判定した被測定信号のデジタルデータを正常データとし、この正常データを用いて機械学習する(ST11)。そして、機械学習した正常データの尤度(出力値)が最新の識別境界値(閾値)以上か否かを判別する(ST12)。尤度(出力値)が識別境界値(閾値)以上であると判定すると(ST12−Yes)、その正常データを分類器チューニング用データ更新部14が分類器チューニング用データとして分類器チューニング用データ保管部15のデータベースに追加保管する(ST13)。尤度(出力値)が識別境界値(閾値)以上でないと判定すると(ST12−No)、第2の学習課程を終了する。
[Second study course]
The second learning course shown in FIG. 3 is a course for updating the machine learning classifier 13. In the second learning course, the digital data of the signal to be measured that is determined to be normal is regarded as normal data, and machine learning is performed using this normal data (ST11). Then, it is determined whether or not the likelihood (output value) of the machine-learned normal data is equal to or higher than the latest identification boundary value (threshold value) (ST12). When it is determined that the likelihood (output value) is equal to or higher than the identification boundary value (threshold value) (ST12-Yes), the classifier tuning data update unit 14 stores the normal data as the classifier tuning data as the classifier tuning data. It is additionally stored in the database of the part 15 (ST13). When it is determined that the likelihood (output value) is not equal to or higher than the discrimination boundary value (threshold value) (ST12-No), the second learning course is terminated.

[第3の学習課程]
図4に示す第3の学習課程は、機械学習分類器13の識別境界値(閾値)を更新する課程である。第3の学習課程では、学習条件、収束条件、繰り返し回数、学習率などを学習停止条件として設定する(ST21)。また、第2の学習課程で追加保管された分類器チューニング用データ保管部15のチューニング用データに基づいて教師データ更新部16が教師データ保管部17のデータベースを更新し、更新した教師データを第2の学習データとし、機械学習分類器更新部18が第2の学習データに基づいて機械学習分類器13の識別境界値(閾値)を更新する(ST22)。そして、更新された第2の学習データを機械学習し(ST23)、学習停止条件を満たしているか否かを判別し(ST24)、学習停止条件を満たしていると判定すると(ST24−Yes)、第3の学習課程を終了する。学習停止条件を満たしていないと判定すると(ST24−No)、条件を変えて再度教師データ保管部17に保管された教師データ(第2の学習データ)を機械学習する(ST23)。
[Third study course]
The third learning course shown in FIG. 4 is a course for updating the discrimination boundary value (threshold value) of the machine learning classifier 13. In the third learning course, a learning condition, a convergence condition, a number of repetitions, a learning rate, and the like are set as learning stop conditions (ST21). Further, the teacher data update unit 16 updates the database of the teacher data storage unit 17 based on the tuning data of the classifier tuning data storage unit 15 additionally stored in the second learning course, and the updated teacher data is stored. With the learning data of 2, the machine learning classifier updating unit 18 updates the identification boundary value (threshold) of the machine learning classifier 13 based on the second learning data (ST22). Then, the updated second learning data is machine-learned (ST23), it is determined whether or not the learning stop condition is satisfied (ST24), and it is determined that the learning stop condition is satisfied (ST24-Yes). Complete the third study course. When it is determined that the learning stop condition is not satisfied (ST24-No), the teacher data (second learning data) stored in the teacher data storage unit 17 is machine-learned again by changing the condition (ST23).

[運用過程]
図5に示す運用過程は、仮判定器12で仮異常と仮判定された被測定信号のデジタルデータを機械学習にて正常か異常かを識別する課程である。運用過程では、仮異常と仮判定された被測定信号のデジタルデータを検査データとし、この検査データの入力により機械学習分類器13から出力される尤度(出力値)が最新の識別境界値(閾値)以上か否かを判別する(ST31)。そして、尤度(出力値)が識別境界値(閾値)以上であれば(ST31−Yes)、「異常」と判定する(ST32)。また、尤度(出力値)が識別境界値(閾値)以上でなければ(ST31−No)、「正常」と判定する(ST33)。
[Operation process]
The operation process shown in FIG. 5 is a process of discriminating whether the digital data of the signal to be measured, which is provisionally determined to be a provisional abnormality by the provisional determination device 12, is normal or abnormal by machine learning. In the operation process, the digital data of the signal to be measured that is provisionally determined to be a temporary abnormality is used as inspection data, and the likelihood (output value) output from the machine learning classifier 13 by inputting this inspection data is the latest identification boundary value ( It is determined whether or not it is equal to or greater than the threshold value (ST31). Then, if the likelihood (output value) is equal to or greater than the identification boundary value (threshold value) (ST31-Yes), it is determined to be “abnormal” (ST32). If the likelihood (output value) is not equal to or greater than the identification boundary value (threshold value) (ST31-No), it is determined to be "normal" (ST33).

ところで、本実施の形態では、図1に示すように、各種センサから信号入力部2に入力される被測定信号(アナログ信号)をA/D変換部3にてデジタルデータに変換する構成としているが、被測定信号のデジタルデータが信号入力部2に入力される場合には、A/D変換部3の構成を省くことができる。 By the way, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the signal to be measured (analog signal) input from various sensors to the signal input unit 2 is converted into digital data by the A / D conversion unit 3. However, when the digital data of the signal to be measured is input to the signal input unit 2, the configuration of the A / D conversion unit 3 can be omitted.

また、異常検知装置1が備える構成要素(信号入力部2、A/D変換部3、データ保管部4、識別部5の各部)は、演算処理装置、記憶装置などを備えたコンピュータで構成し、各構成要素の処理がプログラムによって実行されるものとしてもよい。 Further, the components (signal input unit 2, A / D conversion unit 3, data storage unit 4, and identification unit 5) included in the abnormality detection device 1 are composed of a computer equipped with an arithmetic processing unit, a storage device, and the like. , The processing of each component may be executed by the program.

このように、本実施の形態では、各種センサからの被測定信号について、予め設計される複数種類の特徴量を抽出し、抽出した各特徴量と対応する識別境界値(閾値)との比較に基づいて被測定信号を正常と仮異常とに仮判定する。そして、仮異常と仮判定された被測定信号については、機械学習を用いた統計モデリングによるデータ解析によって正常と異常とに識別する。これにより、各種センサからの被測定信号が規則的信号、突発的信号、不規則信号であっても、解析の対象に依存せず、従来より正確に異常の検知を行うことができる。 As described above, in the present embodiment, for the signals to be measured from various sensors, a plurality of types of feature quantities designed in advance are extracted, and each extracted feature quantity is compared with the corresponding identification boundary value (threshold value). Based on this, the signal to be measured is tentatively determined as normal or tentatively abnormal. Then, the measured signal that is tentatively determined to be tentatively abnormal is classified into normal and abnormal by data analysis by statistical modeling using machine learning. As a result, even if the signal to be measured from various sensors is a regular signal, a sudden signal, or an irregular signal, it is possible to detect an abnormality more accurately than before without depending on the analysis target.

また、本実施の形態を例えば製造ラインの物品検査に適用した場合には、運用しながら機械学習分類器の識別境界値(閾値)を更新して被測定信号の異常の有無を検知することができる。しかも、正常か異常か疑わしい被測定信号を仮異常と仮判定した後、この仮異常と仮判定した被測定信号の最終的な判定を機械学習を用いて行うので、正常と異常が分布する境界部分において正常を異常と誤判定する割合が減る。その結果、従来のように各特徴量ごとの識別境界値(閾値)を緩く設定して異常の検知精度を上げても、本来正常と判定すべき良品を異常と誤判定する割合が減り、良品を無駄にすることも少なくなり、製品の歩留りが悪化して生産効率が極端に低下するおそれもない。 Further, when the present embodiment is applied to, for example, an article inspection on a production line, it is possible to update the identification boundary value (threshold value) of the machine learning classifier while operating the machine learning classifier to detect the presence or absence of an abnormality in the signal to be measured. it can. Moreover, after the signal to be measured that is suspected to be normal or abnormal is tentatively determined as a tentative abnormality, the final determination of the signal to be measured that is tentatively determined to be a tentative abnormality is performed using machine learning. The rate of erroneous judgment of normal as abnormal is reduced in the part. As a result, even if the identification boundary value (threshold value) for each feature amount is loosely set to improve the abnormality detection accuracy as in the conventional case, the rate of erroneously determining a non-defective product that should be judged as normal is reduced, and a non-defective product is reduced. There is less waste, and there is no risk that the yield of products will deteriorate and production efficiency will drop significantly.

[応用例]
本実施の形態の異常検知装置及び異常検知方法並びに異常検知プログラムは、例えば製造ラインや加工機器の振動を検知して異常(故障)を予測する場合、統計モデリング技術にて正常動作範囲内にあるかを判定して機械の異常検知する場合、機械の動作音やドアの開閉などの生活音や環境音認識を行う場合、ベルトコンベアの振動を検知してベアリングの摩耗を検出する場合、窓やドアの震度を検知してピッキング等の不審な動作を検出する場合、車の音を検知して悪戯や窃盗を検出する場合などで被測定信号の異常の検知を行う際に応用することができる。
[Application example]
The anomaly detection device, the anomaly detection method, and the anomaly detection program of the present embodiment are within the normal operation range by statistical modeling technology, for example, when detecting the vibration of a manufacturing line or processing equipment and predicting an abnormality (failure). When detecting machine abnormalities by determining whether or not, when recognizing machine operation sounds, daily life sounds such as opening and closing of doors, and environmental sounds, when detecting belt conveyor vibration and detecting bearing wear, windows and It can be applied when detecting suspicious movements such as picking by detecting the seismic intensity of the door, when detecting the sound of a car and detecting mischief or theft, and when detecting anomalies in the signal to be measured. ..

以上、本発明に係る異常検知装置及び異常検知方法並びに異常検知プログラムの最良の形態について説明したが、この形態による記述および図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例および運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。 The best form of the anomaly detection device, the anomaly detection method, and the anomaly detection program according to the present invention has been described above, but the present invention is not limited by the description and drawings in this form. That is, it goes without saying that all other forms, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on this form are included in the scope of the present invention.

1 異常検知装置
2 信号入力部
3 A/D変換部
4 データ保管部
5 識別部
11 デジタル信号処理器
12 仮判定器
13 機械学習分類器
14 分類器チューニング用データ更新部
15 分類器チューニング用データ保管部
16 教師データ更新部
17 教師データ保管部
18 機械学習分類器更新部
1 Anomaly detection device 2 Signal input unit 3 A / D conversion unit 4 Data storage unit 5 Identification unit 11 Digital signal processor 12 Temporary judgment unit 13 Machine learning classifier 14 Classifier Tuning data update unit 15 Classifier Tuning data storage Department 16 Teacher Data Update Department 17 Teacher Data Storage Department 18 Machine Learning Classifier Update Department

Claims (3)

被測定信号のデジタルデータを保管するデータ保管部(4)と、
前記デジタルデータについて正常か異常かを識別する識別部(5)と、を備えた異常検知装置(1)であって、
前記識別部は、
前記データ保管部に保管されたデジタルデータについて予め決められた特徴量を抽出するデジタル信号処理器(11)と、
前記デジタル信号処理器による特徴量の抽出結果に基づいて前記デジタルデータについて正常か否かを仮判定する仮判定器(12)と、
前記仮判定器で正常ではないと仮判定されたデジタルデータを機械学習にて正常か異常かを識別する機械学習分類器(13)と
正常もしくは異常のラベルを付した教師データを保管する教師データ保管部(17)と、
正常もしくは異常のラベルを付した分類器チューニング用データを保管する分類器チューニング用データ保管部(15)と、
前記分類器チューニング用データ保管部の正常のラベルを付した分類器チューニング用データの前記機械学習分類器の出力値と、前記仮判定器で正常と仮判定したデジタルデータの前記機械学習分類器の出力値との比較結果に基づいて前記分類器チューニング用データ保管部に保存される正常のラベルを付した分類器チューニング用データを更新する分類器チューニング用データ更新部(14)と、
前記分類器チューニング用データ保管部の更新された正常のラベルを付した分類器チューニング用データのうち、前記機械学習分類器の出力値が予め設定された閾値以上である分類器チューニング用データを正常のラベルを付した教師データとして前記教師データ保管部に追加保管する教師データ更新部(16)と、
前記教師データ更新部により更新された正常のラベルを付した教師データを用いて前記機械学習分類器を更新する機械学習分類器更新部(18)とを備えたことを特徴とする異常検知装置。
A data storage unit (4) that stores digital data of the signal to be measured, and
An abnormality detection device (1) including an identification unit (5) for identifying whether the digital data is normal or abnormal.
The identification unit
A digital signal processor (11) that extracts a predetermined feature amount of the digital data stored in the data storage unit, and a digital signal processor (11).
A provisional determination device (12) that provisionally determines whether or not the digital data is normal based on the extraction result of the feature amount by the digital signal processor, and
A machine learning classifier (13) that discriminates whether digital data that is provisionally determined to be normal by the provisional determination device is normal or abnormal by machine learning , and
The teacher data storage unit (17), which stores teacher data labeled as normal or abnormal, and
A classifier tuning data storage unit (15) that stores classifier tuning data labeled as normal or abnormal, and a classifier tuning data storage unit (15).
The output value of the machine learning classifier of the classifier tuning data with the normal label of the classifier tuning data storage unit and the machine learning classifier of the digital data tentatively determined to be normal by the tentative judgment device. A classifier tuning data update unit (14) that updates the normally labeled classifier tuning data stored in the classifier tuning data storage unit based on the comparison result with the output value, and a classifier tuning data update unit (14).
Among the updated normal labeled classifier tuning data of the classifier tuning data storage unit, the classifier tuning data in which the output value of the machine learning classifier is equal to or higher than a preset threshold value is normal. A teacher data update unit (16) that is additionally stored in the teacher data storage unit as teacher data labeled with
An abnormality detection device including a machine learning classifier update unit (18) that updates the machine learning classifier using teacher data with a normal label updated by the teacher data update unit.
被測定信号のデジタルデータを保管し、前記デジタルデータについて正常か異常かを識別する異常検知方法であって、
前記保管されたデジタルデータについて予め決められた特徴量を抽出するステップと、
前記特徴量の抽出結果に基づいて前記デジタルデータについて正常か否かを仮判定するステップと、
前記仮判定の処理により正常ではないと仮判定されたデジタルデータを機械学習にて正常か異常かを識別するステップと
正常もしくは異常のラベルを付した教師データを保管するステップと、
正常もしくは異常のラベルを付した分類器チューニング用データを保管するステップと、
正常のラベルを付した分類器チューニング用データの前記機械学習による出力値と、前記仮判定の処理で正常と仮判定したデジタルデータの前記機械学習による出力値との比較結果に基づいて正常のラベルを付した分類器チューニング用データを更新するステップと、
更新された正常のラベルを付した分類器チューニング用データのうち、前記機械学習による出力値が予め設定された閾値以上である分類器チューニング用データを正常のラベルを付した教師データとして追加保管するステップと、
更新された正常のラベルを付した教師データを用いて前記機械学習を更新するステップとを含むことを特徴とする異常検知方法。
It is an abnormality detection method that stores the digital data of the signal to be measured and identifies whether the digital data is normal or abnormal.
A step of extracting a predetermined feature amount from the stored digital data, and
A step of tentatively determining whether or not the digital data is normal based on the extraction result of the feature amount, and
A step of identifying whether the digital data tentatively determined to be normal by the tentative determination process is normal or abnormal by machine learning , and
Steps to store teacher data labeled normal or abnormal, and
Steps to store classifier tuning data labeled normal or abnormal, and
Normal label based on the comparison result between the output value of the classifier tuning data with a normal label by the machine learning and the output value of the digital data tentatively determined to be normal by the tentative determination process by the machine learning. Steps to update the classifier tuning data with
Of the updated classifier tuning data with a normal label, the classifier tuning data whose output value by machine learning is equal to or higher than a preset threshold value is additionally stored as teacher data with a normal label. Steps and
An anomaly detection method comprising the step of updating the machine learning using the updated teacher data labeled as normal.
コンピュータを、
被測定信号のデジタルデータを保管するデータ保管部(4)と、
前記データ保管部に保管されたデジタルデータについて予め決められた特徴量を抽出するデジタル信号処理器(11)と、
前記デジタル信号処理器による特徴量の抽出結果に基づいて前記デジタルデータについて正常か否かを仮判定する仮判定器(12)と、
前記仮判定器で正常ではないと仮判定されたデジタルデータを機械学習にて正常か異常かを識別する機械学習分類器(13)と、
正常もしくは異常のラベルを付した教師データを保管する教師データ保管部(17)と、
正常もしくは異常のラベルを付した分類器チューニング用データを保管する分類器チューニング用データ保管部(15)と、
前記分類器チューニング用データ保管部の正常のラベルを付した分類器チューニング用データの前記機械学習分類器の出力値と、前記仮判定器で正常と仮判定したデジタルデータの前記機械学習分類器の出力値との比較結果に基づいて前記分類器チューニング用データ保管部に保存される正常のラベルを付した分類器チューニング用データを更新する分類器チューニング用データ更新部(14)と、
前記分類器チューニング用データ保管部の更新された正常のラベルを付した分類器チューニング用データのうち、前記機械学習分類器の出力値が予め設定された閾値以上である分類器チューニング用データを正常のラベルを付した教師データとして前記教師データ保管部に追加保管する教師データ更新部(16)と、
前記教師データ更新部により更新された正常のラベルを付した教師データを用いて前記機械学習分類器を更新する機械学習分類器更新部(18)として機能させるための異常検知プログラム。
Computer,
A data storage unit (4) that stores digital data of the signal to be measured, and
A digital signal processor (11) that extracts a predetermined feature amount of the digital data stored in the data storage unit, and a digital signal processor (11).
A provisional determination device (12) that provisionally determines whether or not the digital data is normal based on the extraction result of the feature amount by the digital signal processor, and
A machine learning classifier (13) that discriminates whether digital data that is provisionally determined to be normal by the provisional determination device is normal or abnormal by machine learning , and
The teacher data storage unit (17), which stores teacher data labeled as normal or abnormal, and
A classifier tuning data storage unit (15) that stores classifier tuning data labeled as normal or abnormal, and a classifier tuning data storage unit (15).
The output value of the machine learning classifier of the classifier tuning data with the normal label of the classifier tuning data storage unit and the machine learning classifier of the digital data tentatively determined to be normal by the tentative judgment device. A classifier tuning data update unit (14) that updates the normally labeled classifier tuning data stored in the classifier tuning data storage unit based on the comparison result with the output value, and a classifier tuning data update unit (14).
Among the updated normal labeled classifier tuning data of the classifier tuning data storage unit, the classifier tuning data in which the output value of the machine learning classifier is equal to or higher than a preset threshold value is normal. A teacher data update unit (16) that is additionally stored in the teacher data storage unit as teacher data labeled with
An abnormality detection program for functioning as a machine learning classifier update unit (18) that updates the machine learning classifier using the teacher data with a normal label updated by the teacher data update unit.
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